В тихой комнате, где нет ни одного магнита, два электрона в кремниевой ловушке всё равно чувствуют слабое дрожание. Его создают ядра атомов кремния и германия, которые хаотично поворачиваются, как стрелки сломанных компасов. Раньше это дрожание считали помехой, а теперь оно само стало измерительным прибором.

Физики из HRL Laboratories изготовили устройство с шестью квантовыми точками, но использовали только две, обозначенные P5 и P6. Каждая точка удерживает один электрон, а их спины могут быть направлены в одну сторону или в противоположные. Эти два состояния называют триплетом и синглетом, и между ними электроны переключаются с частотой, которую задаёт обменное взаимодействие. Обычно для такого переключения нужен внешний магнит, но здесь его заменил случайный градиент от ядер 29Si и 73Ge.

Чтобы сигнал не затухал слишком быстро, исследователи применили серию коротких импульсов, которые возвращают электроны в исходное состояние. Такой приём похож на то, как опытный жонглёр подбрасывает тарелки, не давая им упасть. С семьюдесятью импульсами время когерентности выросло с 1,17 до 74,8 микросекунд, то есть система сохраняла квантовую фазу в шестьдесят раз дольше.

Измеренная фаза осцилляций позволила составить карту остаточного обмена по зарядовой ячейке: в центре 30 кГц, у края 64 кГц. А скорость затухания показала широкий максимум при обменной частоте 20–40 МГц, что указывает на скрытый канал релаксации. Это как найти в старом доме потайную дверь, о которой никто не знал.

Метод пригодится для гибридных схем, где полупроводниковые кубиты соседствуют со сверхпроводящими резонаторами. Внешнее магнитное поле там недопустимо, а внутренний градиент работает всегда. Так дрожание ядер, которое казалось дефектом, превратилось в компас, показывающий состояние квантовой системы.